9.2. Способы получения металлов в порошкообразном состоянии

Металлические горючие в порошкообразном виде наиболее часто получают следующими способами:

– механическим измельчением;

– распылением жидкого металла;

– термическим восстановлением соединений металлов;

– электролизом и т.д.

Механическим измельчением получают обычно порошки из хрупких металлов и сплавов в шаровых или молотковых мельницах.

Порошки из сравнительно легкоплавких металлов (алюминия, цинка) получают распылением расплава по одному из следующих вариантов:

– распылением сжатым воздухом или газом;

– центробежным распылением;

– грануляцией посредством литья расплава в жидкую среду.

Электролизом и термическим восстановлением солей, оксидов и гидридов получают порошки титана, циркония, ниобия и других металлов.

Способ получения порошка, как правило, определяет форму, структуру и размер частиц.

При механическом измельчении образуются частицы неправильной формы с острыми углами и гранями, что облегчает воспламенение, уменьшает возможность расслоения смесей на их основе, но ухудшает реологические свойства литьевых систем и уплотняемость порошкообразных составов. Таким способом получают порошки из алюминиево-магниевого сплава, которые обозначают ПАМ. Промышленность выпускает пять марок сплава: ПАМ-1, ПАМ-2, ПАМ-3, ПАМ-4, ПАМ-5. Чем больше цифра, тем меньше размер частиц (это справедливо и для порошков других металлов и сплавов). Порошки магния обычно получают на специальных фрезерных станках и обозначают МПФ (МПФ-1, МПФ-2, МПФ-3, МПФ-4). В настоящее время разработана технология получения магния со сферической формой частиц, но промышленность пока этот метод не освоила.

При распылении расплавов металлов и сплавов образуются порошки со сферической или каплевидной формой частиц. Реологические свойства и уплотняемость смесей на их основе лучше, но они воспламеняются труднее, чем порошки, полученные измельчением. Каплевидную форму частиц имеют промышленные порошки алюминия марок ПА-1, ПА-2, ПА-3 и ПА-4, а сферическую – АСД-1, АСД-2, АСД-3, АСД-4 и алюминиево-магниевого сплава марки АМД. Для облегчения воспламенения и сгорания частиц алюминия их получают в виде пудры – мелких частиц («листочков») сплющенной формы. Алюминиевую пудру получают измельчением алюминиевого порошка или листочков фольги в шаровых или молотковых мельницах. Во избежание окисления и воспламенения в процессе измельчения перед его началом к порошку добавляют  1% жирующих веществ (стеарина, парафина), которые затем удаляют экстракцией или нагревом в вакууме. Выпускается алюминиевая пудра следующих марок: ПС, ПП, ПВ, ПАК, ПАП с цифрами, обозначающими степень дисперсности.

При восстановлении оксидов металлов образуются порошки пористой, рыхлой структуры.

Порошки, полученные электролитическим методом, имеют, как правило, разветвленную (дендриды) форму частиц.

Размер частиц промышленных порошков металлов колеблется в широких пределах: от единиц (цирконий, титан, бор) до нескольких сотен микрометров (ПА-1, ПАМ-1, МПФ-1 и др.).

В процессе получения металлов в порошкообразном виде увеличивается их удельная поверхность и образуются частицы, не защищенные оксидной пленкой, что может привести к интенсивному окислению и воспламенению. Поэтому диспергирование осуществляют в инертной среде (например, в аргоне; азот не является инертным газом для металлов) с добавкой незначительного количества кислорода (для медленного образования защитной оксидной пленки).

Исследуется возможность получения порошков металлов методом СВС-процесса и с наноразмерами [87]. Однако использование в пиротехнических составах металлических горючих с наноразмерами остается проблематичным.